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基于云服务和FPGA的电子相框设计

摘要：近年来随着电子技术的发展，电子相框的制作技术越来越先进。在以FPGA为

基础制作电子相框的发展上步流行起来FPGA即现场可编程逻辑门阵列，完全由用户

通过软件进行编程和配置，以此来完成某些特定的功能。在本次设计中，将利用FPGA来

制作一个基于云服务的电子相框，通QQuartusII软件进行编程，开拓者FPGA开发板进行

系统测试，来实现FPGA与上位机的通信和VGA显示器的通信，并达到设计目的。

关键词：云服务FPGAQuartusII

目录

第一章绪论1

1.1研究背景与意义1

1.2国内外研究现状2

1.3本论文的主要研究内容2

1.4本论文的组织结构3

第二章设计思路与总体方案3

2.1设计思路3

2.2总体方案设计4

第三章电子相框系统的硬件设计4

3.1开拓者FPGA开发板4

3.2USB转接口6

3.3JTAG接口7

3.4存储器选型与设计7

3.5以太网接口1＜珂58

3.6VGA接口及VGA显示器9

第四章电子相框系统的软件设计12

4.1顶层模块12

4.2UDP模块12

4.3数据位宽转换模块13

4.4SDRA控制器模块15

4.5VGA驱动模块16

4.6PLL锁相环模块16

第五章系统测试与实现18

5.1系统总体测试18

5.2系统测试结果21

5.3设计总结22

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参考文献22

第一章绪论

1.1研究背景与意义

近年来由于技术的提升，数码相机大量普及，而数码照相技术也流行于全球，很早以前用

的传统相框、影集等早已无法适应社会大众的消费需要。尽管电脑手机等电子产品能够实现

照片浏览和存储，但这已影响了人类的娱乐需求。最近几年，世界各国的电子技术的发展突

飞猛进，各种各样的电子相框层出不穷，一定会驱动电子相框在全世界范围的的流行与遍及。

与早期的电子相框相比较而言，现如今的电子相框只是在屏幕和功能方面有了较为深入的改

进，其他方面大同小异，搭配存储器、电池等部件，就可以实现图片的保存与浏览。电子相

框在使用以及操作上比较方便，并且适用于家庭内部以及商场大厅等各种场合。电子相框以

其时髦感受到了年轻人的追捧，但更以其简单灵活的使用条件，对于各类型人群也同样具有

很强大的向心力。

在生活的很多方面，例如日常的拍照、利用面部识别来支付钱款以及医疗和航空领域,

对图像质量的要求越来越高。在早期年代的数据采集系统中，大多是通过软件进行处理，但

是这种处理方式有很多缺点，例如时效性差、速度慢等；而如今，各种硬件技术层出不穷,

利用芯片来实现图像的数据采集已经成为时代的主流。因此，利用FPGA芯片设计并实现该

功能，已经变得尤为重要。

在产业融合的大趋势下，电子相框的功能也由单一向多方面发展，并设计出很多个性化

应用。国内外的众多生产商在设计电子相框的过程中除实现电子相框的基本功能外，也增加

了一系列现代化元素。与单片机和DSP相比，FPGA在采集数据的过程中具有明显的突出优

势。在高速传输数据的应用中，FPGA利用其并行运算的优势，使得传输速度快且效率也很

高。FPGA能够通过具有高时效性的流水线运算，将其在图像处理方面的优势发挥到淋漓尽

致,因此大多数方案都采用FPGA来进行图像的采集和处理。利用其它器件对图像进行采集

和处理时，有许多复杂的中间过程，为设计带来了许多麻烦，但是如果换成FPGA,这将使